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1、一个先进的垃圾场的城市固体废物分类处理摘要城市的政府对固体废物的安全处置(垃圾),尤其是生物降解废物管理的分数,是一个政府管理的重要的目标。本研究报告使用的影响城市生活垃圾堆肥biostabilize可生物降解的分数来自一个先进澳大利亚处理工厂。biostabilization在最初的有氧降解的影响材料显示,减少耗氧量的30% O2(230克/公斤点火的损失(量)不成熟堆肥和45%(181 g O2公斤1法)在成熟堆肥相比与输入材料(O2 /公斤330克定律)。厌氧试验表明生物降解性的减少40%的不成熟堆肥与沼气生产250 L /公斤定律则为50%成熟堆肥与沼气生产的218 L /公斤。结果确
2、认biostabilization可降解部分的垃圾从垃圾填埋场转移会导致显著减少的温室气体排放。1、引言在以往的很长时间内，采用的是垃圾填埋场处置的原则方法对城市固体垃圾(垃圾)而言在许多国家。然而,最近几十年，已经看到改变态度对垃圾填埋场，垃圾填埋场的使用，已经引起了周围的环境的问题，包括生产的垃圾填埋场渗滤液,气味和甲烷在另外,释放大量的垃圾处理和治疗过程大量的温室气体被认为是作为一个最重要的人为来源的绿色房子的气体(田et al .,2013)。例如,在美国州,垃圾填埋场甲烷气体排放总量的17.5%,是贡献第三大的人为来源CH4排放(构成,2014)。尽管如此,与垃圾填埋场通常相关的问题
3、历史(克里斯腾森和Kjeldsen,1995),遗留下来的从non-sanitary垃圾填埋场造成环境问题在开发和使用替代方法的利用率浪费(Adani et al .,2000;Zhen-Shan et al .,2009)。因此,垃圾废物管理的目的重新进一步减少环境和健康城市固体垃圾的影响。立法和监管加强适当的废物处理技术的发展,集中在废物最少化、回收和恢复的材料,导致垃圾进入垃圾填埋场的最小化(里昂et al .,2001)。例如,减少保障填埋的垃圾分选的可生物降解的分数设置在英国国家填埋津贴计划(DEFRA,2006)。控制安全处理垃圾,尤其是生物降解的分数,是一个重要的废物管理的目标。
4、渗滤液、气味和甲烷代表生产的主要环境影响掩埋的垃圾,研究关注的应用堆肥等处理,可以减少这些影响。合成因此代表的一个重要组成部分先进的废物处理(AWT)设施。堆肥已被建议作为一个成本有效的方法减少垃圾填埋影响使用生物过程(Mohee Soobhany,2014;球et al .,2000 b,伯纳尔et al .,2009)。在AWT植物,通过回收废物最少化和回收能够将垃圾的80%左右远离垃圾填埋场;宝马中扮演一个重要的堆肥角色转移,通常将在10 - 15%(w / w)传入的垃圾堆肥和植物养分产品。一般在AWT植物,最初的粉碎,混合和堆肥进行入小屋或在船舶同时控制气味和其他环境影响维护优化堆肥
5、温度(55 C)前3 - 4周,成熟阶段(通常持续8 -12周外)通常发生由于减少的影响和空间的限制。在堆肥过程中,需氧生物处理发生导致biostabilized产品;影响的程度将取决于稳定的水平(Scheelhaase和Bidlingmaier,1997)。评估的潜在影响堆肥在减少和biostabilization过程如二氧化碳气体排放,呼吸测量经常被使用(球和德雷克,1998;球et al .,2000)。然而,有氧呼吸测量不提供任何信息残留厌氧沼气生产仍然是一个关键的环境因素相关城市固体垃圾的填埋的垃圾。因此,剩余沼气生产测试已经开发出来,如生化甲烷潜力测试(BM100)(Wagland
6、 et al .,2009;无et al .,2005)。这些测试允许测量沼气可以产生一个已知的生产数量(无et al .,2007)。本研究的目的是评估biostabilization的影响通过堆肥的有机废物的分数垃圾在满刻度AWT植物在澳大利亚。呼吸和残余沼气生产期间确定过程提供一个测量的潜在影响biostabilized产品来料相比从而评估这种治疗的环境效益。最好的作者的知识,这是第一个研究考察了影响biostabilization有机废物在有氧和无氧条件下使用的材料从一个全面的商业先进的废物处理工厂。2、材料和方法2.1抽样样本收集,筛选,称重和现场准备在一个先进的废物处理设施在澳大利
7、亚。先进的废物处理集成系统设计的复杂和不同的混合材料我们知道,浪费和做三件事:(1)恢复有用产品的浪费,(2)稳定浪费最小化环境影响,3)减少垃圾物质。图1显示了转换过程的概述通过成熟堆肥垃圾。传入的垃圾到达现场取样后立即浪费过去了通过分类/袋打刀,随机抽样。不合适的材料(如电池、电子)是手动删除在抽样前排序。不成熟的堆肥从输送机的结束取样在船舶离开堆肥隧道,再使用多个抓取采样。同样来自最成熟堆肥材料成熟堆肥材料(样本在10 - 30厘米深度在料堆)准备筛选在外面堆肥的行。材料收集的数量在每一个流变化从14公斤(不成熟堆肥)26公斤(成熟堆肥)(表1),样本被送到实验室通过当天快递隔夜抽样在密
8、封的容器中。2.2 已筛垃圾材料的分析到达筛子和样本筛选到5毫米根据的构成内容分开材料(表1),每个样品的水分含量决定过夜干燥后在70度的烤箱。损失点火决心把干材料马弗炉在550 C 3 h。总凯氏氮和总有机碳的含量和地面干样品(用杵和臼 2毫米粒子)的三种基质分析了使用标准的实验室协议提供额外的数据关于C:N比率的材料(表1)。分析都是一式三份。2.3。测试的有氧biostabilization有氧biostabilization(DR4)测试是改编自标准compostability ASTM D 5975 - 96测试(ASTM,2004)。测试有机废弃物(宝马从输入分数垃圾,不成熟堆肥和
9、成熟堆肥;100克干)混合了商业的成熟堆肥(RICHGRO有机堆肥,用作微生物剂;100克干物质)。水分含量是调整和维护在50%(w / w)(环境机构,2005)。氯化铵和二氢钠磷酸盐添加修改C:N比15 N:P比45。测试混合物(一式三份)被放置在一个充气反应堆容器和孵化35 C 4 d。氧气消耗在4 d是估计的数量二氧化碳释放和表达了点火的损失(法)的内容测试材料(毫克/公斤定律)。二氧化碳排放测量日常使用氢氧化钠滴定方法前面描述的(环境署,2005)。控制血管(一船仍然是空的,一个包含堆肥只有,一个样品材料取代纤维素)常规化。2.4。厌氧降解试验厌氧BM100测试(环境署,2005)在
10、这个研究是改编自污水污泥消化试验方法(分析师常务委员会,1997年)。实验室规模的厌氧消化器改编自Schott瓶子(500毫升)的建立和保持在一个恒定的温度35 c在所有测试消化器,准备样品宝马分数(一式三份)从输入垃圾,不成熟堆肥成熟堆肥,相当于22 g点火的损失( 10毫米)是混合了营养培养基(222毫升)消化污泥添加菌剂(50 mL)(环境署,2005)。嗜中温剂(种子污泥)收集的嗜中温厌氧消化池在污水处理工作植物在阿德莱德,南澳大利亚。剂是在使用前储存在4摄氏度。厌氧消化试验之前,培养液培养48 h在35度允许稳定。这种混合物被吹过然后缺氧与N2气体在孵化前5分钟35 c .每个蒸煮器
11、装备有一个端口传输的沼气收集缸,装有气体打开阀门。一个吸气泵是用来填补气缸与酸化集合(pH值4)水。的混合是厌氧的环境中35 C和沼气(甲烷+二氧化碳)收集和测量直到没有更多的沼气生产(100 d)和结果表示为L /公斤。纤维素(,澳大利亚)作为一个积极的控制体积相同的定律在复制和测试。嗜中温剂单独使用作为基准负控制来确定沼气生产造成培养液。沼气生产每日通过测量每个蒸煮器的顶部空间决定的酸性水的位移previ -容量法在描述(环境署,2005)。在短暂的,累积沼气产量,计算每一天然后调整给累积测试衬底沼气生产。沼气产生的二氧化碳含量还分析了每周使用北川管(5 - 50%的二氧化碳管126哦,天
12、皇Rikagaku Kogyo川崎,日本)按照制造商的指示。甲烷内容分析了沼气使用Geotech每周沼气分析器(英国岩土仪器有限公司)制造商的指示。每个蒸煮器的pH值7.5这是定期测量(Eutech PH510)通过添加Na2CO3维护。温度是使用标准的便携式温度计和每个测量蒸煮器混合/每日确保接触细菌酶和底物。2.5。数据分析从获得的数据复制使用分析进行分析方差(方差分析)或T测试由IBM SPSS(版本21)。有氧和无氧的关系实验使用Microsoft excel 2010计算。3 结果与讨论3.1 处理垃圾的成分的影响垃圾的组成分析显示类似的数据原始材料28:1最后堆肥(表1)。这可能是
13、由于挥发矿化碳在堆肥以二氧化碳的形式。挥发氮也可能发生,但在这项研究中,含氮气体排放的速度低于碳(表1)。N含量(1.25%)和C:N比率(28:1)成熟堆肥相媲美的泥炭中找到堆肥(分别为1.30%和33:1)(球et al .,2000 b)表明N中成熟堆肥(但不是原来的宝马或不成熟堆肥)在一个适当的水平很好的植物生长介质。3.2。有氧降解研究检查最初的有氧稳定性的影响降解的材料,所评估的耗氧量并表示公斤法则中显示了减少耗氧量的30%左右(23克/公斤量在不成熟堆肥样品和45%(18 g / kg定律)在成熟堆肥样品与输入相比材料(76克/公斤量(图2)。评估的氧气消耗的堆肥堆肥的被认为是一
14、个好的指标成熟度/稳定(去mez et al .,2006)。堆肥稳定可以被定义为可降解材料的程度有分解(Barrena et al .,2014)。如果不稳定,堆肥可能含有大量的生物可降解材料吗使一个高度活跃的微生物群落。当应用于土壤,这种不成熟的材料包含一个大,活跃的微生物群落可能与植物竞争营养(尤其是氮)和氧气导致可怜的植物生长和产量。3.3。厌氧降解研究在厌氧测定biostabilization效应输入材料的降解和成熟和不成熟的堆肥是图3所示,显示了的意思是累积的从每个样本在整个沼气生产潜伏期。在最初滞后期持久的20d,一段时间的快速的沼气生产后发生(图3)最近出版的,例如宝马的分数约
15、60%(w / w)被报道在英国(资源期货,2011)。在当前的研究中,65%的材料在传入的垃圾被分类为宝马。而言,塑料,几乎18%的传入的浪费是塑料。这而最近的大约10%的英国研究的价值(资源期货,2011)。比较初始饲料的材料和合成通过一个AWT系统表明,堆肥形成塑料污染的最终产品是显著的减少治疗期间,特别是在最后的准备通过筛选的成熟堆肥。塑料的内容在未成熟堆肥仍高达24%(w / w)(表1),剩余main-non-biodegradable分数成熟从垃圾堆肥是玻璃,代表一个重要分数(6.5% w / w)的堆肥。显然,污染最后的堆肥产品,玻璃仍是一个问题之前和源分离的影响是很重要的AW
16、T的过程。由此产生的堆肥分数的能力用于各种应用程序包括使用日常垃圾填埋场覆盖材料的以及成熟堆肥可以获得认证的质量是至关重要的维护金融堆肥过程的可行性。随着堆肥过程持续显著分解的生物可降解材料在治疗期间,导致增加可生物降解的分数低于5毫米(表1)从大约12%(w / w)不成熟堆肥超过53%(w / w)成熟堆肥。堆肥中细粒子的存在通常是可取的因为这将增加的表面积与体积比可利用分数,允许更快的退化。C:N比的样品从在48:1显著降低40天这种快速的天然气产量明显下降所有的孵化项目。表2总结了厌氧的结果消化的评估。沼气生产(表示每公斤量显著减少不成熟和成熟堆肥相比之下,输入垃圾。结果显示减少沼气产
17、量的约40%的不成熟堆肥样品与沼气生产的250 L /公斤和50%左右的成熟堆肥样品与沼气生产218 L /公斤定律的分析(表2)甲烷含量在整个孵化了平均水平所有三种基质在甲烷含量的44%孵化(数据没有显示)。甲烷是一种重要的温室气体由于其全球变暖潜力不仅仅是二氧化碳的20到21倍吗(Abushammal et al .,2010;构成,2014)。甲烷生产在厌氧条件下是受到一些影响因素包括营养的可用性。厌氧系统通常需要更少的氮,因此高C:N比率用一种容易降解的c,在堆肥过程增加C:N比率发生碳碳矿化,可用。这降低了微生物活动和甲烷生成,导致显著减少温室气体的排放。3.4。关系biostabi
18、lization有氧的浪费和厌氧反应图4显示了有氧和无氧的关系测试的宝马饲料,成熟和不成熟的堆肥样本。一个线性关系可以观察到沼气生产和O2消费的三个样品(r2 = 0.984)(图4)。这个观察到的相关性有氧和厌氧测试一系列的垃圾混合宝马之前显示(无样品et al .,2007),尽管作者警告说,不要使用这些测试的其他废物流。线之间的斜率有氧和厌氧测试是特定于每个浪费饲料,很难与其他数据(环境机构,2005)。但是以前收集的数据使用相似这里介绍属于方法确认结果之前确定的范围。经常观察高原的关系在更高的值(无et al .,2005);本研究中没有观察到,大概是因为材料的生物降解性,即使在原材料不足以达到这一点。确认的结果这些测试的价值在评估biostabilization的影响协议在AWT设施。对于任何给定的混合垃圾测试使评估治疗的影响潜在的减少温室气体排放,提供一个重要的管理工具。4结论这项研究的结果表明,biostabilization宝马的分数从垃圾填埋场的垃圾可能导致显著减少的温室气体发射这种材料的潜力。此外,biostabilized产品可以作为垃圾填埋场覆盖材料或者合适的,有可能作为一个高质量的肥料。